MySQL筆記之一致性檢視與MVCC實現

一致性讀檢視是InnoDB在實現MVCC用到的虛擬結構，用於讀提交（RC）和可重複度（RR）隔離級別的實現。

一致性檢視沒有物理結構，主要是在事務執行期間用來定義該事物可以看到什麼資料。

 

 

一、Read View

事務在正式啟動的時候我們會建立一致性檢視，該一致性檢視是基於整個庫的。

 

1、transaction id

 

InnodDB的每個事務都有一個唯一的事務ID，叫做transaction id，該ID在事務開始的時候向InnoDB申請，並且按照申請順序嚴格遞增。

每行資料都會有多個版本，每次事務更新資料的時候都會生成一個新的資料版本，並且把transaction id賦值給這個資料版本的事務id，稱為row trx_id。

 

 

 

 

上圖是一條行資料的多個版本，最新的版本是 V4。

其中U3、U2、U1代表的是undo log，V1、V2、V3在物理上並不真實存在，而是在需要的時候透過V4配合undo log計算獲得。

 

2、ReadView如何工作

 

ReadView中主要包含4個比較重要的內容：

• m_ids：表示在生成ReadView時當前系統中活躍的讀寫事務的事務id列表。
• min_trx_id：表示在生成ReadView時當前系統中活躍的讀寫事務中最小的事務id，也就是m_ids中的最小值。
• max_trx_id：表示生成ReadView時系統中應該分配給下一個事務的id值。
• creator_trx_id：表示生成該ReadView的事務的事務id。

 

 

 

 

 

 

 

在訪問某條記錄時，按照下邊的步驟判斷記錄的某個版本是否可見：

• 如果被訪問版本的trx_id屬性值與ReadView中的creator_trx_id值相同，意味著當前事務在訪問它自己修改過的記錄，所以該版本可以被當前事務訪問。
• 如果被訪問版本的trx_id屬性值小於ReadView中的min_trx_id值，表明生成該版本的事務在當前事務生成ReadView前已經提交，所以該版本可以被當前事務訪問。
• 如果被訪問版本的trx_id屬性值大於ReadView中的max_trx_id值，表明生成該版本的事務在當前事務生成ReadView後才開啟，所以該版本不可以被當前事務訪問。
• 如果被訪問版本的trx_id屬性值在ReadView的min_trx_id和max_trx_id之間，那就需要判斷一下trx_id屬性值是不是在m_ids列表中，如果在，說明建立ReadView時生成該版本的事務還是活躍的，該版本不可以被訪問；如果不在，說明建立ReadView時生成該版本的事務已經被提交，該版本可以被訪問。

 

3、記錄未提交的場景

 

如果某個版本的資料對當前事務不可見的話，那就順著版本鏈找到下一個版本的資料，繼續按照上邊的步驟判斷可見性，依此類推，直到版本鏈中的最後一個版本。

如果最後一個版本也不可見的話，那麼就意味著該條記錄對該事務完全不可見，查詢結果就不包含該記錄。

 

 

二、不同隔離級別下生成ReadView區別

在MySQL中，READ COMMITTED和REPEATABLE READ隔離級別的區別就是它們生成ReadView的時機不同。

 

1、可重複讀隔離

MySQL的預設隔離級別是RR（可重複讀），按照 可重複讀的語義，每個事務啟動的時候只能看到已經提交的事務，並且在本事務執行的過程中，不可以讀取到其他事務的更新操作。

在InnoDB 中，為每個事務構造了一個  當前事務ID陣列的快照，就是記錄事務開啟時，當前正在執行的事務ID 的集合。陣列裡面 trx_id 最小的記為 低水位，trx_id 最大的 + 1 記為高水位。如下圖所示：

 

 

 

 

對於一個新事務而言，所讀取到的記錄版本的 trx_id 可能有以下幾種情況：

1、在綠色區域：說明資料版本在事務開始前已提交，當前版本是可見的。

2、在紅色區域：說明資料版本在事務開始後變更的，當前版本是不可見的。

3、在橙色區域：包含 2 種情況。

A、如果 資料版本的 trx_id 在陣列中，說明是正在執行的事務，不可見。

B、如果 資料版本的 trx_id 不在陣列中，說明是已經提交的事務，可見。

 

 

可以看出，InnoDB 利用了 UndoLog 資料多版本的特點，實現了快速建立快照的能力。

 

2、讀已提交

 

對可重複讀來說，事務只有在第一次進行讀操作時才會生成一個ReadView，後續的讀操作都會重複使用這個ReadView。

也就是說，如果在此期間有其他事務提交了，那麼對於可重複讀來說也是不可見的，因為對它來說，事務活躍狀態在第一次進行讀操作時就已經確定下來，後面不會修改了。

對讀已提交來說，事務中的每次讀操作都會生成一個新的ReadView。

也就是說，如果這期間某個未提交事務Commit了，那麼它就會從ReadView中移除，新增到已提交事務中，這樣確保RC級別下事務每次讀操作都能讀到已經提交的資料。

 

 

參考資料：

《高效能 MySQL》第一章第 4 節；

極客時間《MySQL 實戰 45 講》